ES2363421T3 - Adhesivos de crespado. - Google Patents

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ES2363421T3 ES00978557T ES00978557T ES2363421T3 ES 2363421 T3 ES2363421 T3 ES 2363421T3 ES 00978557 T ES00978557 T ES 00978557T ES 00978557 T ES00978557 T ES 00978557T ES 2363421 T3 ES2363421 T3 ES 2363421T3
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Abstract

Un procedimiento de crespado de bandas de fibra celulósica que comprende las etapas de: (a) aplicar un adhesivo de crespado a una superficie de secado; (b) adherir una banda de fibra celulósica a dicha superficie:y (b) desprender la banda de dicha superficie; en el que el adhesivo de crespado comprende resina de poliamina-epihalohidrina y poli(alcohol vinílico).

Description

Antecedentes de la invención
1. Campo de la invención
La presente invención se refiere a procedimientos de crespado de bandas de fibra celulósica y al uso de adhesivos para el crespado de papel tisú. Los adhesivos de crespado de la presente invención son mezclas de resina de poliamina–epihalohidrina y poli(alcohol vinílico), y son útiles en la fabricación de bandas de papel tisú absorbente, suave.
2. Antecedentes de la invención e información relacionada
Los adhesivos de crespado se usan en el procedimiento de producción de productos de papel tisú y toallitas para mejorar la calidad del producto fabricado y para mejorar la productividad de las máquinas que producen estas calidades de papel [J.R. Nelson, Chemical Processing Aids in Papermaking: A Practical Guide 161–165 (K.J. Hipolit ed., TAPPI Press, Atlanta, GA 1992].
Se han usado resinas de poliamidoamina–epiclorhidrina como adhesivos de crespado en las siguientes patentes: patentes de Estados Unidos Nos 5.388.807 de Espy et al., 5.786.429 de Allen, 5.902.862 de Allen y la patente canadiense Nº 979.579 de Giles et al.
Se han hecho intentos por usar poli(alcohol vinílico) o PVOH como componente de formulaciones de adhesivos de crespado.
Por ejemplo, la patente de Estados Unidos Nº 5.025.046 de Soerens divulga adhesivos de crespado que comprenden agua y sólidos suspendidos que contienen poli(alcohol vinílico), poli(óxido etileno) y sulfonato de lignina. Las composiciones de adhesivos se usan en la preparación de productos de tisú crespado para adherir una banda de papel a un cilindro rotativo desde que después se crespa por una rasqueta.
Además, la patente de Estados Unidos Nº 5.179.150 de Furman, Jr. et al. divulga un adhesivo de crespado que comprende un polímero de amida y PVOH. El polímero de Furman, Jr. et al. tiene sustituyentes amida y glioxal que son responsables de las propiedades termoendurecibles. Los adhesivos de crespado divulgados se usan en el crespado de bandas celulósicas.
Se han usado combinaciones de PVOH con resinas de poliamida catiónicas termoendurecibles como composiciones de adhesivos de crespado. Tales combinaciones se divulgan en la patente de Estados Unidos Nº 4.501.640 de Soerens para un adhesivo de crespado que comprende (1) una mezcla acuosa de PVOH; y (2) una resina de poliamida catiónica termoendurecible, soluble en agua, que proporciona un incremento de la adhesión en la fabricación de guata de celulosa crespada.
La patente de Estados Unidos Nº 4.528.316 de Soerens divulga un adhesivo acuoso que comprende agua, PVOH y una poliamida catiónica soluble en agua que es compatible en fase con el PVOH. La poliamida de Soerens es el producto de reacción de un ácido alifático saturado tal como ácido adípico, y una polialquilen poliamina tal como dietilen triamina que se hace reaccionar adicionalmente con epiclorhidrina para proporcionar la poliamida catiónica soluble en agua. Además, el adhesivo de Soerens se usa para adherir el tejido a un cilindro de crespado en la fabricación de guata de celulosa crespada.
La patente de Estados Unidos Nº 4.684.439 de Soerens también divulga un adhesivo de crespado humectable que comprende una mezcla acuosa de PVOH y resina de poliamida termoplástica, soluble en agua. La resina es el producto de reacción de una polialquilen poliamina, un ácido carboxílico dibásico alifático saturado y una poli(oxietilen)diamina.
La patente de Estados Unidos Nº 4.788.243 de Soerens divulga un adhesivo de crespado que comprende PVOH y una resina de poliamida termoplástica, soluble en agua. La resina de Soerens es compatible en fase con PVOH y comprende el producto de reacción de polialquilen poliamina, un ácido carboxílico dibásico alifático saturado y poli(oxietilen)diamina. Adicionalmente, la patente de Estados Unidos Nº 5.865.950 de Vinson et al. divulga un procedimiento para el crespado en seco de papel tisú que comprende la aplicación de adhesivos de crespado que comprenden PVOH y una resina de poliamida catiónica, termoendurecible, soluble en agua, en al menos dos etapas.
Además, la patente de Estados Unidos Nº 5.490.903 de Chen et al. divulga una composición de adhesivo de crespado que comprende diol acetilénico etoxilado. Se dice que la composición de adhesivo de crespado de Chen et al. es útil para el crespado de bandas de tejido secadas completamente. Se han usado ampliamente resinas de poliamina–epihalohidrina en la producción de papel [H.H. Espy, en “Wet Strength Resins and Their Application”, L.L. Chan, Ed., páginas 21–22, TAPPI Press, Atlantic GA (1994)]. Las resinas de poliamina–epihalohidrina se diferencian de las resinas de poliamidoamina–epiclorhidrina por la falta de uniones amida. Esta falta de uniones amida hace que las resinas de poliamina–epihalohidrina sean menos susceptibles a la degradación por hidrólisis que las resinas de
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poliamida–epihalohidrina. Otra distinción es el grado de ramificación. La reacción de epiclorhidrina con una poliamina da como resultado una estructura altamente ramificada que tiene muchos grupos funcionales, tales como alcohol secundario, amina secundaria, amina terciaria, cloruro de azetidinio y aminoclorhidrina. El nivel mayor de ramificación tiene un importante efecto sobre las propiedades físicas, mecánicas y reológicas de las resinas de poliamina–epihalohidrina.
Las resinas de poliamina–epihalohidrina se preparan en un procedimiento en una etapa en el que se hacen reaccionar una poliamina y una epihalohidrina en un medio acuoso hasta que se logra el peso molecular deseado. Después se diluye y/o se estabiliza la reacción a un pH ácido con un ácido añadido.
En cambio, las resinas de poliamidoamina–epihalohidrina se preparan en un procedimiento en dos etapas, que implica la policondensación de un ácido dicarboxílico y una poliamina para formar un prepolímero de poliamidoamina. El prepolímero de poliamidoamina contiene uniones amida y grupos amina secundaria en la estructura. A continuación, este prepolímero reacciona con epihalohidrina en una solución acuosa con calentamiento hasta llegar al peso molecular y proporcionar la funcionalidad reactiva al polímero. Una vez se logra el peso molecular o el nivel de viscosidad deseado, se diluye y/o se estabiliza la reacción a un pH ácido con la adición de un ácido.
Se han descrito resinas de poliamina–epihalohidrina y sus procedimientos de preparación en patentes tales como la patente de Estados Unidos Nº 3.248.353 de Coscia y la patente de Estados Unidos Nº 3.567.659 de Nagy. La primera divulga la preparación de un polímero de resina de poliamina–epiclorhidrina soluble en agua, catiónica. La segunda divulga la preparación de un polímero metilamina–epiclorhidrina y el uso de dicho polímero como floculante para sólidos suspendidos en aguas residuales y agua de vertidos de mina, así como agentes para impartir resistencia en seco para papel.
Otras patentes que divulgan resinas de poliamina–epihalohidrina incluyen la patente de Estados Unidos Nº 3.949.014 de Maki et al. en la que la resina de poliamina–epiclorhidrina se obtiene haciendo reaccionar epiclorhidrina con una resina de poliamina que tiene al menos 2 grupos amino por molécula, y un compuesto anfótero de alto peso molecular. Además, la patente de Estados Unidos Nº 4.129.528 de Petrovich et al. divulga productos de reacción resinosos en los que se condensa la sal hidrohaluro de una poliamina con una epihalohidrina para proporcionar una mejora en la resistencia en seco y en húmedo a los sustratos celulósicos.
Además, se divulgan composiciones y procedimientos de uso de resinas de poliamina–epihalohidrina como adhesivo de crespado en la patente de Estados Unidos Nº 5.660.687 de Allen et al., en la que una composición que comprende un adhesivo de crespado de resina de poliamina–epihalohidrina y un agente de desprendimiento de crespado se aplica de manera conjunta o separada en el procedimiento de crespado. La patente de Estados Unidos Nº 5.833.806 de Allen et al. también divulga un procedimiento para el crespado de bandas fibrosas que comprende la aplicación de un adhesivo de crespado de poliamina–epihalohidrina.
A pesar de muchos intentos de producir diferentes tipos de adhesivos de crespado, todavía existe una necesidad en la técnica de adhesivos de crespado que proporcionen una adhesión mejorada. La presente invención proporciona procedimientos de uso de adhesivos de crespado fuertes que se pueden usar en el procedimiento de crespado.
Sumario de la invención
La presente invención se refiere al uso de adhesivos para el crespado de papel tisú. Los adhesivos de crespado de la presente invención incluyen resina de poliamina–epihalohidrina y PVOH, y son útiles en la fabricación de bandas de papel absorbente, suave.
La presente invención se refiere a procedimientos para la producción de adhesivos de crespado que comprenden resina de poliamina–epihalohidrina y poli(alcohol vinílico) y a su uso para el crespado de bandas de papel.
En particular, la presente invención es ventajosa en proporcionar una fuerte adhesión de la banda de fibra celulósica a la superficie de secado durante el procedimiento de crespado para conseguir una banda de papel tisú voluminoso, suave.
La presente invención proporciona un procedimiento para preparar y usar una composición de adhesivo de crespado que comprende poliamina–epihalohidrina y poli(alcohol vinílico), en el que la resina de poliamina–epihalohidrina es el producto de reacción de una epihalohidrina y una poliamina, la poliamina tiene la siguiente fórmula:
H2N–A–H,
en la que A es [CHZ–(CH2)u–NR–]x o [CH2–(CHZ)m–(CH2)n–NR–]x,
cuando A es [CHZ–(CH2)n–NR–]x, n =1 a 7; x = 1 a 6; R = H o CH2Y; Z = H o CH3; e Y = CH2Z, H, NH2, o CH3,
cuando A es H2N–[CH2–(CHZ)m–(CH2)n–NR–]x–H, m = 1 a 6; n = 1 a 6; m+n = 2 a 7; R = H o CH2Y; Z = H o CH3; e Y = CH2Z, H, NH2, o CH3. La resina de poliamina–epihalohidrina se forma a una temperatura de menor o igual que 60ºC, preferentemente a una temperatura de desde 25ºC hasta 60ºC, y lo más preferentemente a una temperatura de desde 30ºC hasta 45ºC.
Además, las composiciones de adhesivo de crespado de la presente invención pueden estar presentes en forma del producto de reacción de resina de poliamina–epihalohidrina y poli(alcohol vinílico).
La proporción en peso de resina de poliamina–epihalohidrina : poli(alcohol vinílico) en la composición de adhesivo de crespado de la presente invención varía en un intervalo de desde 99:1 hasta 1:99, preferentemente desde 95:5 hasta 5:95, y más preferentemente desde 90:10 hasta 10:90.
Además, la resina de poliamina–epihalohidrina presente en la banda de papel crespado varía desde 0,0001% hasta 5%, preferentemente desde 0,0005% hasta 1%, y lo más preferentemente desde 0,001% hasta 0,5% en peso basado en papel.
El poli(alcohol vinílico) presente en la banda de papel crespado varía desde 0,0001% hasta 5%, preferentemente desde 0,0005% hasta 1%, y lo más preferentemente desde 0,001% hasta 0,5% en peso basado en papel.
Además, el peso molecular de la resina de poliamina–epihalohidrina añadida al adhesivo de crespado usado en la presente invención varía en un intervalo de desde 500 hasta 1.000.000, preferentemente desde 2.500 hasta 500.000, y lo más preferentemente desde 5.000 hasta 250.000 Dalton antes de la adición para formar el adhesivo.
El peso molecular del poli(alcohol vinílico) añadido al adhesivo de crespado usado en la presente invención varía en un intervalo de desde 10.000 hasta 1.000.000, preferentemente desde 20.000 hasta 500.000, y lo más preferentemente desde 50.000 hasta 250.000 Dalton antes de la adición para formar el adhesivo.
El grado de hidrólisis del poli(alcohol vinílico) en el adhesivo de crespado usado en la presente invención varía desde 80% hasta 90%, preferentemente desde 85% hasta 99%, y lo más preferentemente desde 87% hasta 98%.
Aún más, la concentración de sólidos en la solución acuosa de la presente invención varía desde 0,01% hasta 10% en sólidos, preferentemente desde 0,2% hasta 5%, y lo más preferentemente desde 0,1% hasta 2,5%.
La fracción de resina de poliamina–epihalohidrina presente en los sólidos varía desde 5% hasta 95%, preferentemente desde 7,5% hasta 92,5%, y lo más preferentemente desde 10% hasta 90% en peso.
La fracción de poli(alcohol vinílico) presente en los sólidos varía desde 95% hasta 5%, preferentemente desde 92,5% hasta 7,5%, y lo más preferentemente desde 90% hasta 10% en peso.
Aún más, las poliaminas de la presente invención incluyen polialquilen, poliaralquilen, polialcarilen o poliarilen aminas. Las poliaralquilen aminas comprenden 1–fenil–2,4–pentano–diamina, o 2–fenil–1,3–propano–diamina. Las poliarilen aminas comprenden fenileno–diamina. Las polialquilen aminas comprenden etilendiamina (EDA), bishexametilendiamina (BHMT), hexametilendiamina (HMDA), dietilentriamina (DETA), trietilentetramina (TETA), tetraetilenpentamina (TEPA), dipropilentriamina (DPTA), tripropilentetramina (TPTA), tetrapropilenpentamina (TPPA), N–metil–bis–(aminopropil)amina (MBAPA), espermina o espermidina.
Aún más, la presente invención comprende epihalohidrina tal como epiclorhidrina, epibromhidrina o epiyodhidrina.
Además, la composición de crespado usada en la presente invención puede estar en una forma que comprende al menos una de acuosa, sólida, en dispersión y en aerosol.
Además, el procedimiento de la presente invención comprende la aplicación simultánea o individual de una resina de poliamina–epihalohidrina y un poli(alcohol vinílico) a una superficie de secado o banda de papel.
La presente invención proporciona un procedimiento de crespado de bandas de fibra celulósica que comprende la etapa de aplicar un adhesivo de crespado a una superficie de secado, comprendiendo el adhesivo de crespado resina de poliamina–epihalohidrina y poli(alcohol vinílico).
De acuerdo con la invención, la banda de fibra celulósica se puede adherir a la superficie de secado de un cilindro secador Yankee. A continuación, la banda de fibra celulósica seca se crespa desde la superficie de secado con un instrumento de crespado tal como una rasqueta.
Además, la presente invención proporciona un procedimiento para el crespado de bandas de fibra celulósica que comprende aplicar un adhesivo de crespado que comprende el producto de reacción de la resina de poliamina– epihalohidrina y poli(alcohol vinílico).
En otro aspecto, la presente invención proporciona un producto de fibra celulósica que comprende resina de poliamina–epihalohidrina y poli(alcohol vinílico), y/o su producto de reacción.
El producto de fibra celulósica puede comprender otros aditivos que incluyen agentes químicos funcionales, tales como aglutinantes de resistencia en húmedo o de resistencia en seco, coadyuvantes de retención, tensioactivos, agentes de encolado, suavizantes químicos, cargas, floculantes y otros componentes que facilitan el crespado.
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Breve descripción de los dibujos
Los objetos, características y ventajas de la invención anteriores y otros serán evidentes a partir de la siguiente descripción más concreta de las realizaciones preferidas, tal como se ilustra en los dibujos adjuntos, y en los que:
La Figura 1 ilustra una representación esquemática de la preparación y estructura química de poliamina– epiclorhidrina Crepetrol 73.
La Figura 2 es una tabla que muestra la adhesión de crespado para combinaciones de Crepetrol 73–PVOH (Crepetrol 73 disponible de Hercules Inc., Wilmington, DE) y Kymene 557LX–PVOH (Kymene 557LX disponible de Hercules Inc., Wilmington, DE).
La Figura 3 representa la relación entre las mezclas de resina de poliamina–epiclorhidrina en concentraciones de 20% a 100%, y distintos grados de PVOH en concentraciones de 80% a 0%, y la adhesión de crespado.
Descripción detallada de la invención
La presente invención se refiere a un procedimiento de uso de adhesivos de crespado que poseen propiedades de adhesión fuertes. Las composiciones de adhesivos de crespado usadas en la presente invención se obtienen de una combinación de resina de poliamina–epihalohidrina y PVOH. Los adhesivos de crespado que tienen dichas combinaciones pueden mejorar el resultado del procedimiento de crespado en la producción de bandas de papel, en concreto cuando se usa en el procedimiento de secado al aire. Además, las composiciones de adhesivos de crespado usadas en la presente invención pueden potenciar la unión de bandas de fibra celulósica sobre la superficie de secado y proporcionar bandas de papel más suaves.
Los adhesivos de crespado usados en la presente invención proporcionan una adhesión fuerte a bandas de fibra celulósica y son ventajosos sobre las composiciones de adhesión en la técnica que usan resinas de poliamidoamina– epihalohidrina. La falta de uniones amida en la estructura polimérica hace que las resinas de poliamina– epihalohidrina sean menos susceptibles a la degradación por hidrólisis en comparación con las resinas de poliamidoamina–epihalohidrina. Además, el mayor nivel de ramificación observado en poliamina–epihalohidrina en comparación con las resinas de poliamidoamina–epihalohidrina, tiene un notable efecto sobre las propiedades físicas, mecánicas y reológicas del polímero.
Como se usa en el presente documento, el término “banda” se refiere a productos de papel que incluyen papel tisú o toallitas de papel.
Como se usa en el presente documento, las expresiones “banda de fibra celulósica, banda fibrosa, banda de papel tisú, banda de papel, banda y producto de fibra celulósica” se refieren a hojas de papel fabricadas por un procedimiento que comprende formar una pasta papelera para la fabricación de papel, depositar la pasta papelera sobre una superficie foraminosa, retirar el agua de la banda, y las etapas de adherir la hoja a la superficie de secado tal como un cilindro secador Yankee y desprender la hoja mediante una cuchilla de crespado tal como una rasqueta.
El procedimiento de crespado de la presente invención puede incluir las etapas de aplicar el adhesivo de crespado reivindicado en este documento a una superficie de secado para una banda fibrosa, adherir la banda a la superficie de secado presionando la banda fibrosa contra dicha superficie y crespar la banda fibrosa con un dispositivo de crespado para desprenderla de la superficie de secado. El adhesivo de crespado de la presente invención también se puede aplicar a la banda fibrosa en el procedimiento de crespado.
La presente invención también se refiere a un procedimiento de crespado de papel. El procedimiento de crespado de la presente invención puede comprender las etapas de proporcionar una banda fibrosa y crespar esta banda. El procedimiento de crespado se puede llevar a cabo aplicando un adhesivo de crespado que comprende resina de poliamina–epihalohidrina y PVOH a la banda, y/o aplicar el adhesivo de crespado a un medio para crespar la banda.
Las bandas fibrosas, en concreto las bandas de papel, que se someten convencionalmente al procedimiento de crespado imparten características texturales deseadas, tales como suavidad y volumen. El procedimiento de crespado implica normalmente aplicar adhesivos de crespado, en las formas que comprenden acuosa, sólida, en dispersión o en aerosol a una superficie de secado o banda. Preferentemente, los adhesivos de crespado están en la forma de una solución acuosa o dispersión. Preferentemente, la superficie es la superficie de un cilindro de crespado rotativo, tal como un cilindro secador Yankee. La banda se adhiere a la superficie indicada de la cual se desprende posteriormente con un dispositivo de crespado, preferentemente una rasqueta. El impacto de la banda contra el dispositivo de crespado rompe algunos de los enlaces fibra a fibra dentro de la banda, provocando que la banda se arrugue o se frunza.
Los adhesivos de crespado de la presente invención se pueden usar de acuerdo con cualquier procedimiento conocido en la técnica. Tales procedimientos pueden incluir los procedimientos descritos en las patentes de Estados Unidos Nos 5.786.429 y 5.902.862 y la patente canadiense Nº 979.579.
Las composiciones de adhesivos de crespado también se pueden usar junto con agentes de desprendimiento y otros
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modificadores para el revestimiento del cilindro secador Yankee. Tales agentes de desprendimiento pueden incluir los agentes de desprendimiento basados en aceite o los agentes de desprendimiento basados en plastificante muy conocidos, descritos en las patentes de Estados Unidos Nos 5.660.687 y 5.833.806. Los modificadores pueden incluir las resinas modificadoras de la pegajosidad de la solicitud de patente de Estados Unidos Nº de serie 08/891.199, o los estabilizadores descritos en la solicitud de patente de Estados Unidos Nº de serie 09/135.428. Además, la composición de adhesivo de crespado puede contener tensioactivos, sales para ajustar la dureza del agua, y/o ácidos o bases para ajustar el pH de la composición de adhesivo de crespado u otros aditivos útiles.
Las bandas de papel tisú crespado comprenden fibras de fabricación de papel. Pequeñas cantidades de otros aditivos de papel pueden estar presentes en las bandas de papel tisú crespado de la presente invención que comprenden agentes funcionales químicos, tales como aglutinantes de resistencia en húmedo o en seco, coadyuvantes de retención, agentes de encolado, ablandadores químicos, cargas, floculantes y otros componentes que facilitan el crespado. Además, otro material puede estar presente en la banda de papel tisú crespado siempre que no interfiera o contrarreste las ventajas de la presente invención.
La resina de poliamina–epihalohidrina presente en la banda de papel tisú crespado varía desde 0,0001% hasta 5%, preferentemente desde 0,0005% hasta 1%, y lo más preferentemente desde 0,001% hasta 0,5% en peso basado en papel.
El PVOH presente en la banda de papel tisú crespado varía desde 0,0001 % hasta 5%, preferentemente desde 0,0005% hasta 1%, y lo más preferentemente desde 0,001% hasta 0,5% en peso basado en papel.
La aplicación de adhesivos de crespado de la presente invención se puede realizar de cualquier manera conocida en la técnica y en formas que comprenden acuosa, sólida, en dispersión o en aerosol. Un modo preferido de aplicación es por medio de una barra de pulverización dirigida a la superficie de la superficie de secado antes de la transferencia de la banda de papel. Los adhesivos de crespado también se pueden añadir al extremo húmedo de la máquina de papel o se pueden aplicar a la banda húmeda antes de su contacto con la superficie. La aplicación por pulverización del adhesivo de crespado se puede realizar de acuerdo con cualquiera de los procedimientos convencionales conocidos en la técnica o con cualquier combinación deseada de procedimientos de aplicación. Se puede variar el orden de la adición del adhesivo de crespado que comprende resina de poliamina–epihalohidrina y PVOH. Los procedimientos de aplicación comprenden la aplicación simultánea o individual de la resina de poliamina– epihalohidrina y PVOH a una superficie de secado o banda para formar el adhesivo de crespado.
Tal como se usa en el presente documento, el término “sólidos” se refiere a los materiales que son componentes activos de la presente invención. Los adhesivos de crespado de la presente invención están presentes en una solución acuosa con un contenido en sólidos de resina de poliamina–epihalohidrina y PVOH.
La concentración de sólidos en la solución acuosa varía desde 0,01% hasta 10,0% en sólidos, preferentemente desde 0,2% hasta 5,0% en sólidos, y lo más preferentemente desde 0,1% hasta 2,5% en sólidos.
La fracción de poliamina–epihalohidrina presente en los sólidos varía desde 5,0% hasta 95,0%, preferentemente desde 7,5% hasta 92,5%, y lo más preferentemente desde 10% hasta 90% en peso.
La fracción de PVOH presente en los sólidos varía desde 95% hasta 5,0%, preferentemente desde 92,5% hasta 7,5%, y lo más preferentemente desde 90,0% hasta 10,0% en peso.
El PVOH de la presente invención puede incluir cualquier PVOH conocido en la técnica, y que pueda formar una película adhesiva. El PVOH que se puede usar en la presente invención incluye los productos de PVOH Airvol, disponibles de Air Products and Chemicals Inc., Allentown PA y los productos de PVOH Elvanol disponibles de DuPont Co., Wilmington DE.
El PVOH de la presente invención puede tener un peso molecular que varía desde 10.000 hasta 1.000.000 Dalton, preferentemente desde 20.000 hasta 500.000 Dalton, y lo más preferentemente desde 50.000 hasta 250.000 Dalton.
El PVOH de la presente invención puede tener un grado de hidrólisis que varía desde 80% hasta 99%, preferentemente desde 85% hasta 99%, y lo más preferentemente desde 87% hasta 98%.
La síntesis y el uso de resinas de poliamina–epihalohidrina solubles en agua, catiónicas para la fabricación de papel son bien conocidos en la técnica. Las resinas de poliamina–epihalohidrina se divulgan con detalle en la patente de Estados Unidos Nº 3.248.353 y la patente de Estados Unidos Nº 3.567.659.
Las resinas de poliamina–epihalohidrina de la presente invención se generan de la reacción de poliamina y epihalohidrina.
La poliamina de la presente invención puede incluir polialquilen, poliaralquilen, polialcarilen o poliarilen poliaminas. Las poliaralquilen poliaminas incluyen 1–fenil–2,4–pentanodiamina o 2–fenil–1,3–propanodiamina. Las poliarilen poliaminas incluyen fenilendiamina.
De preferencia, los adhesivos de crespado de la presente invención comprenden polialquilen poliaminas. Las polialquilen poliaminas de la presente invención incluyen etilendiamina, bishexametilendiamina, hexametilendiamina, dietilentriamina (DETA), trietilentetramina (TETA), tetraetilenpentamina (TPPA), dipropilentriamina (DPTA), tripropilentetramina (TPTA), tetrapropilenpentamina (TPPA), N–metil–bis–(aminopropil)amino (MBAPA), espermina, o espermidina. Las resinas de polialquilen poliamina–epihalohidrina se describen en patentes tales como la patente de Estados Unidos Nº 3.655.506, la patente de Estados Unidos Nº 3.248.353 y la patente de Estados Unidos Nº
2.595.935.
Las polialquilen poliaminas usadas en la presente invención se seleccionan preferentemente del grupo que consiste en polialquilen poliaminas de fórmula:
H2N–A–H,
en la que A es [CHZ–(CH2)n–NR–]x o [CH2–(CHZ)m–(CH2)n–NR–]x,
cuando A es [CHZ–(CH2)n–NR–]X, n = 1 a 7, x = 1 a 6, R = H o CH2Y, Z = H o CH3, e Y = CH2Z, H, NH2, o CH3,
cuando A es [CH2–(CHZ)m–(CH2)n–NR–]X, m = 1 a 6, n = 1 a 6, m+n = 2 a 7, R = H o CH2Y, Z = H o CH3, e Y = CH2Z, H, NH2, o CH3,
y mezclas de las mismas.
Las polialquilen poliaminas preferidas incluyen bishexametilentriamina, hexametilendiamina y mezclas de las mismas.
La epihalohidrina de la presente invención puede incluir epiclorhidrina, epibromhidrina o epiyodhidrina. La epihalohidrina preferida incluye epiclorhidrina.
Las resinas de poliamina–epihalohidrina de la presente invención comprenden el producto de reacción polimérico soluble en agua de epihalohidrina y poliamina. Al preparar las resinas de Daniel, la poliamina se añade a una mezcla acuosa de la epihalohidrina de modo que durante la adición, el intervalo de temperatura es menor o igual que 60ºC. Preferentemente, el intervalo de temperatura varía desde aproximadamente 25ºC hasta aproximadamente 60ºC. Lo más preferentemente, el intervalo de temperatura varía desde aproximadamente 30ºC hasta aproximadamente 45ºC. Temperaturas más bajas conducen a otras mejoras, sin embargo, una temperatura demasiado baja puede dar lugar a una reactividad peligrosamente latente en el sistema.
La alquilación de la poliamina se produce rápidamente formando aminas secundarias y terciarias dependiendo de las cantidades relativas de epihalohidrina y poliamina. Los niveles de epihalohidrina y poliamina son tales que entre el 50% y el 100% de los sitios de nitrógeno de la amina disponibles se alquilan a aminas terciarias. El exceso de epihalohidrina más allá de lo necesario para alquilar completamente todos los sitios de amina a las aminas terciarias es menos preferente debido a que esto da como resultado un incremento en la producción de productos secundarios de epihalohidrina.
Después de la adición completa de la poliamina, se deja que la temperatura de la mezcla aumente y/o se calienta la mezcla para producir reticulación y formación de azetidinio. La velocidad de reticulación es una función de la concentración, la temperatura, la agitación y las condiciones de adición de la poliamina, todas las cuales se pueden determinar fácilmente por los expertos en la técnica. La velocidad de reticulación se puede acelerar por la adición de pequeñas cantidades de la poliamina o de otras poliaminas de la presente invención o la adición de distintos compuestos alcalinos a, o cerca de, la temperatura de reticulación. La resina se puede estabilizar frente a la reticulación adicional a gelación por adición de ácido, dilución con agua, o una combinación de ambas. La acidificación a pH 5,0 o menor generalmente es adecuada.
La resina de poliamina–epihalohidrina tiene un peso molecular que varía desde 500 a 1.000.000 Dalton, preferentemente desde 2.500 hasta 500.000 Dalton, y lo más preferentemente desde 5.000 hasta 250.000 Dalton.
La resina de poliamina–epihalohidrina de la presente invención incluye resinas termoendurecibles y no termoendurecibles.
La proporción en peso de la resina de poliamina–epihalohidrina con respecto al PVOH varía en un intervalo de desde
99:1 hasta 1:99, preferentemente desde 95:5 hasta 5:99, y lo más preferentemente desde 90:10 hasta 10:90.
Sin elaboración adicional, se cree que un experto en la técnica puede, usando la descripción precedente, poner en práctica la presente invención en su extensión más plena.
Las siguientes realizaciones preferidas se pueden interpretar, por lo tanto, como meramente ilustrativas y no limitantes del resto de la divulgación de ninguna manera en absoluto.
Ejemplos
Ejemplo 1
Preparación de resinas de poliamina–epihalohidrina
Las resinas de poliamina–epihalohidrina de la presente invención se preparan de acuerdo con procedimientos conocidos en la técnica. Las resinas se preparan en un procedimiento de una etapa en el que se hacen reaccionar una poliamina y una epiclorhidrina en un medio acuoso hasta que se logra el peso molecular deseado. Después se diluye la reacción y/o se estabiliza a un pH ácido con un ácido añadido.
Se añaden a un matraz 92,53 g (1,00 mol) de epiclorhidrina con una masa aproximadamente igual de agua, y se ajusta la temperatura a aproximadamente 24ºC. A esta mezcla, se añaden 0,433 moles de polialquilen poliamina durante un período de 30 minutos mientras se mantiene la temperatura de la mezcla de reacción por debajo de aproximadamente 40ºC. Después, se añade agua para diluir la reacción para llevar el nivel de sólidos total hasta aproximadamente el 54%, y se deja que la mezcla de reacción aumente hasta una temperatura de aproximadamente 50ºC usando la exotermia de la reacción. Después, se calienta la mezcla hasta aproximadamente 85ºC hasta que se logra una viscosidad de Gardner–Holt de “S” a “T”. En este punto, se añade agua para llevar el nivel de sólidos hasta aproximadamente el 46% y se ajusta la temperatura hasta aproximadamente 76ºC. Se mantiene la temperatura en este punto hasta que se logra una viscosidad de Gardner–Holt de “T” a “U”. Se suspende el calentamiento y se añaden ácido sulfúrico concentrado y agua a la reacción para llevar el nivel de sólidos hasta aproximadamente el 38%. Después de enfriar por debajo de aproximadamente 35ºC, se ajusta entonces el pH a aproximadamente 2,75 con ácido sulfúrico concentrado.
Se pueden preparar otras resinas de poliamina–epihalohidrina de la presente invención como se describe anteriormente.
Ejemplo 2
Se prepara la resina de poliamina–epihalohidrina de este ejemplo como se describe en el ejemplo 1. Se prepara la resina de poliamina–epihalohidrina a partir de 1 mol de 1,6–hexametilendiamina y 2,31 moles de epiclorhidrina. La resina de hexametilendiamina–epiclorhidrina resultante es una estructura irregular altamente ramificada, que contiene un número de diferentes grupos funcionales. Estos incluyen alcohol secundario, amina secundaria, amina terciaria, cloruro de azetidinio y aminoclorhidrina. La resina de poliamina–epihalohidrina resultante se muestra en la Figura 1 que tiene una estructura altamente ramificada.
Ejemplo 3
En este ejemplo se usan una serie de muestras (Nos de muestra 8–11, 16–19 y 21–24) que contienen distintos PVOH, resinas de poliamina–epihalohidrina y mezclas de los mismos se muestran en la Figura 2. En la Figura 2, Airvol 523, Airvol 540 y Airvol 425 fabricados por Air Products and Chemicals, Inc. (Allentown, PA) y distintos grados de PVOH. Airvol 523 y Airvol 540 son productos de PVOH parcialmente hidrolizados (grado de hidrólisis = 87,0–89,0%). El peso molecular promedio en peso de Airvol 523 está en el intervalo de 85.000–146.000 Dalton mientras que el peso molecular promedio en peso de Airvol 540 varía de 124.000 a 186.000 Dalton. Airvol 425 es un producto de PVOH que tiene un nivel intermedio de hidrólisis (95,5–96,5%) y un peso molecular promedio en peso en el intervalo de
85.000 a 150.000 Dalton. Crepetrol 73 que está fabricado por Hercules Inc. (Wilmington, DE) es una resina de poliamina–epiclorhidrina usada en este ejemplo. La resina de poliamidoamina–epiclorhidrina catiónica, termoendurecible en este ejemplo es Kymene 557LX, también fabricada por Hercules Inc.
Se preparan como se describe en el Ejemplo 1 una serie de muestras de la Figura 2 (Nos de muestra 8–11, 16–19 y 21–24) que contienen resinas de poliamina–epihalohidrina y PVOH, de la presente invención.
Además, se preparan las muestras comparativas (Nos de muestras 4–7 y 13–15) que contienen resinas de poliamidoamina–epihalohidrina y PVOH en un procedimiento en dos etapas. La primera etapa es la policondensación de un ácido dicarboxílico y una poliamina para formar un prepolímero de poliamidoamina. Después, se hace reaccionar el prepolímero con una epihalohidrina en solución acuosa con calentamiento. Cuando se logra el peso molecular o el nivel de viscosidad deseado, se diluye la reacción y/o se estabiliza con la adición de un ácido.
Se lleva a cabo el ensayo de adhesión sobre las muestras de poliamina–epihalohidrina de la presente invención (Nos de muestras 8–11, 16–19 y 21–24) y muestras comparativas (Nos de muestras 4–7 y 13–15). El ensayo de adhesión se lleva a cabo como se describe a continuación.
Se construye un dispositivo para evaluar las propiedades adhesivas de los posibles adhesivos de crespado. Este aparato consiste en un bloque de hierro fundido calentado que está montado sobre el actuador de un instrumento de ensayos MTS. Se calienta esta placa hasta aproximadamente 120ºC. Se une una muestra de papel a la platina superior de la célula de carga del instrumento de ensayo con cinta de doble cara con un Flex Cushion de 0,057– 0,058 pulgadas (Nensco; Milbury, Mass.) que se adhiere entre la muestra de papel y la célula de carga. Para realizar el ensayo, se pulveriza una cantidad conocida de una solución acuosa de adhesivo de crespado con una concentración conocida sobre el bloque calentado. Se lleva a cabo esta aplicación usando un pulverizador equipado con un frasco de pulverización volumétrico. El frasco de pulverización volumétrico permite una medida exacta de la cantidad de solución aplicada a la platina de ensayo. Para la presente invención, 2,4 ml de una solución acuosa al 2% en sólidos es suficiente para las condiciones de ensayo. Después de que la resina se pulveriza sobre el bloque calentado, se eleva el actuador para poner en contacto el bloque calentado con la muestra de papel con una fuerza de 10 kg. Después se baja el actuador y se mide la fuerza para apartar la platina de la muestra de papel. Esta fuerza es el valor de adhesión de la resina particular que se está sometiendo a ensayo. Puesto que la fuerza aplicada no siempre es de 10 kg, el valor de adhesión se normaliza para justificar ligeras variaciones en la fuerza aplicada. Esta normalización se lleva a cabo multiplicando el valor de adhesión por [10/(fuerza aplicada en kg)]. El papel que se usa para los ensayos es una hoja de peso de resma de 40 lb (18,14 kg) que se prepara a partir de una pasta de papel Kraft blanqueada de madera dura/madera blanda 70/30.
Los resultados de los ensayos de adhesivo se ilustran en la Figura 2.
La Figura 2 muestra una comparación de la capacidad de adhesión de adhesivos de crespado de la presente invención que contienen poliamina–epihalohidrina, y muestras comparables que contienen poliamidoamina– epihalohidrina. Se combinan distintos grados de PVOH con las muestras de la presente invención y las muestras comparativas. Los Nos de muestra 8–11 de la presente invención en combinación con Airvol 540, muestran un nivel más alto de adhesión que las muestras comparativas Nos 4–7. De forma similar, los Nos de muestra 16–19 de la presente invención que se combinan con Airvol 425, muestran un nivel de adhesión mayor que las muestras comparativas Nos 13–15. Además, los Nos de muestra 21–24 de la presente invención en combinación con Airvol 523, muestran un nivel similar de adhesión a los Nos de muestra 8–11 que se combinan con Airvol 540.
Los resultados de la Figura 2 que muestran adhesivos de crespado de la presente invención demuestran una adhesión más fuerte en comparación con los adhesivos de crespado comparables.
Los ensayos de adhesión de las formulaciones de Crepetrol 73–PVOH se representan adicionalmente en la Figura 3. Las muestras de Crepetrol 73–PVOH se preparan como se describe en el Ejemplo 1, y los ensayos para determinar la adhesión de crespado se llevan a cabo como se ha descrito anteriormente. Las variaciones de las concentraciones de PVOH se muestran desde 0 hasta el 100%. La concentración de Crepetrol 73 también varía de acuerdo con la cantidad de PVOH presente, de modo que la combinación de ambos en la mezcla equivale al 100%. El nivel de adhesión para combinaciones de adhesivos de crespado de Crepetrol 73–Airvol 523, Crepetrol 73–Airvol 540 y Crepetrol 73–Airvol 425 demuestran niveles altos de adhesión sobre una amplia variedad de composiciones.
Ejemplo 4
Producción de papel tisú
Se pulveriza una solución acuosa al 0,5% en sólidos de adhesivo de crespado sobre la superficie de un cilindro secador Yankee junto con la cantidad apropiada de agente de desprendimiento para proporcionar un buen equilibrio de adhesión y desprendimiento. Esta aplicación optimiza tanto la productividad de la máquina de papel como la calidad del producto producido sobre la máquina. Los sólidos consisten en aproximadamente el 60% de Airvol 540 (PVOH) y el 40% de Crepetrol 73 (resina de poliamina–epihalohidrina). Se presiona una banda fibrosa celulósica contra la superficie de secado para adherir la banda a la superficie. A continuación, se desprende la banda seca de la superficie de secado con una rasqueta y se enrolla sobre una bobina. Después de que se convierte el material de tisú en el producto final (por ejemplo, pañuelos faciales, papel higiénico, toallitas de cocina, etc.), entonces se somete a un grupo de expertos sensorial para obtener una evaluación de la suavidad.
Aunque la invención se ha descrito con referencia a medios, materiales y realizaciones particulares, se ha de entender que la invención no está limitada a lo dado a conocer de forma particular, y se extiende a todos los equivalentes dentro del alcance de las reivindicaciones.
Los ejemplos precedentes se pueden repetir con éxito similar sustituyendo los constituyentes y/o condiciones de funcionamiento descritas de forma general y específica de esta invención por los usados en los ejemplos precedentes. De las descripciones anteriores, un experto en la técnica puede constatar fácilmente las características esenciales de esta invención, y sin apartarse del espíritu ni del alcance de la misma, puede hacer diversos cambios y modificaciones de la invención para adaptarla a distintos usos y condiciones.

Claims (30)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Un procedimiento de crespado de bandas de fibra celulósica que comprende las etapas de:
    (a)
    aplicar un adhesivo de crespado a una superficie de secado;
    (b)
    adherir una banda de fibra celulósica a dicha superficie: y
    (b) desprender la banda de dicha superficie; en el que el adhesivo de crespado comprende resina de poliamina–epihalohidrina y poli(alcohol vinílico).
  2. 2.
    El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el adhesivo de crespado comprende el producto de reacción de resina de poliamina–epihalohidrina y poli(alcohol vinílico).
  3. 3.
    El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la proporción en peso de resina de poliamina– epihalohidrina:poli(alcohol vinílico) varía en un intervalo de 99:1 a 1:99.
  4. 4.
    El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la resina de poliamina–epihalohidrina varía de 0,0001% a 5% en peso basado en papel.
  5. 5.
    El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el poli(alcohol vinílico) varía desde 0,0001% hasta 5% en peso basado en papel.
  6. 6.
    El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la resina de poliamina–epihalohidrina añadida al adhesivo de crespado tiene un peso molecular en un intervalo de 500 a 1.000.000 Dalton antes de la adición para formar el adhesivo.
  7. 7.
    El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el poli(alcohol vinílico) añadido al adhesivo de crespado tiene un peso molecular en un intervalo de 10.000 a 1.000.000 Dalton antes de la adición para formar el adhesivo.
  8. 8.
    El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el adhesivo de crespado está en una solución acuosa con un contenido en sólidos.
  9. 9.
    El procedimiento de la reivindicación 8, en el que la concentración de adhesivo de crespado en una solución acuosa varía de 0,01% a 10% en sólidos.
  10. 10.
    El procedimiento de la reivindicación 8, en el que los sólidos comprenden una fracción de resina de poliamina– epihalohidrina de 5% a 95% en peso.
  11. 11.
    El procedimiento de la reivindicación 8, en el que los sólidos comprenden una fracción de poli(alcohol vinílico) de 95% a 5% en peso.
  12. 12.
    El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el poli(alcohol vinílico) tiene un grado de hidrólisis que varía de 80% a 99%.
  13. 13.
    El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la etapa de aplicación comprende aplicar simultáneamente una resina de poliamina–epihalohidrina y un poli(alcohol vinílico) a una superficie de secado.
  14. 14.
    El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la etapa de aplicación comprende aplicar individualmente una resina de poliamina–epihalohidrina y un poli(alcohol vinílico) a la superficie de secado.
  15. 15.
    El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la resina de poliamina–epihalohidrina es el producto de reacción de una epihalohidrina y una poliamina, la poliamina tiene la siguiente fórmula:
    H2N–A–H. en la que A es [CHZ–(CH2)n–NR–]x o [CH2–(CHZ)m–(CH2)n–NR–]x,
    cuando A es [CHZ–(CH2)n–NR–]x, n = 1 a 7; x = 1 a 6; R = H o CH2Y; Z = H o CH3; e Y = CH2Z, H, NH2, o CH3, y
    cuando A es H2N–[CH2–(CHZ)m–(CH2)n–NR–]x, m =1 a 6; n = 1 a 6; m+n = 2 a 7; R = H o CH2Y, Z = H o CH3; e Y = CH2Z, H, NH2, o CH3.
  16. 16.
    El procedimiento de la reivindicación 15, en el que el producto de reacción de epihalohidrina y poliamina se forma a una temperatura menor o igual que 60ºC.
  17. 17.
    El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la poliamina de la resina de poliamina–epihalohidrina
    comprende polialquilen poliamina, poliaralquilen poliamina, polialcarilen poliamina o poliarilen poliamina.
  18. 18.
    El procedimiento de la reivindicación 17, en el que el polialquileno comprende etilendiamina (EDA), bishexametilendiamina (BHMT), hexametilendiamina (HMDA), dietilentriamina (DETA), trietilentetramina (TETA), tetraetilenpentamina (TEPA), dipropilentriamina (DPTA), tripropilentetramina (TPTA), tetrapropilenpentamina (TPPA), N–metil–bis–(aminopropil)amino (MBAPA), espermina o espermidina.
  19. 19.
    El procedimiento de la reivindicación 17, en el que el poliaralquileno comprende 1–fenil–2,4–pentanodiamina o 2– fenil–1,3–propanodiamina.
  20. 20.
    El procedimiento de la reivindicación 17, en el que el poliarileno comprende fenilendiamina.
  21. 21.
    El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la epihalohidrina de la resina de poliamina–epihalohidrina comprende epiclorhidrina, epibromhidrina o epiyodhidrina.
  22. 22.
    El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la superficie comprende una banda de fibra celulósica.
  23. 23.
    El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la superficie comprende la superficie de secado de un cilindro secador Yankee.
  24. 24.
    El procedimiento de la reivindicación 23, en el que a la superficie de secado se adhiere una banda de fibra celulósica.
  25. 25.
    El procedimiento de la reivindicación 24, en el que la banda de fibra celulósica seca se crespa desde la superficie de secado con un instrumento de crespado.
  26. 26.
    El procedimiento de la reivindicación 25, en el que el instrumento de crespado comprende una rasqueta.
  27. 27.
    El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la composición de crespado está en una forma que comprende en forma acuosa, sólida, en dispersión o en aerosol.
  28. 28.
    Un producto de fibra celulósica preparado de acuerdo con el procedimiento de la reivindicación 1, que comprende resina de poliamina–epihalohidrina y poli(alcohol vinílico).
  29. 29.
    El producto de fibra celulósica de la reivindicación 28, en el que el adhesivo de crespado comprende el producto de reacción de resina de poliamina–epihalohidrina y poli(alcohol vinílico).
  30. 30.
    El producto de fibra celulósica de la reivindicación 29, en el que el producto de fibra comprende al menos un aditivo, el aditivo comprende aglutinantes de resistencia en húmedo o de resistencia en seco, coadyuvantes de retención, tensioactivos, agentes de encolado, suavizantes químicos, cargas, floculantes u otros componentes que facilitan el crespado.
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